Question

【題目】氮化硼（BN）是一種重要的功能陶瓷材料．以天然硼砂為起始物，經(jīng)過一系列反應(yīng)可以得到BF3和BN，如下圖所示：
請回答下列問題：
（1）由B2O3制備BF3、BN的化學(xué)方程式依次是、 ．
（2）基態(tài)B原子的電子排布式為；B和N相比，電負(fù)性較大的是 ， BN中B元素的化合價為 ．
（3）在BF3分子中，F(xiàn)﹣B﹣F的鍵角是；B原子的雜化軌道類型為 ， BF3與過量NaF作用可生成NaBF4 ， B的立體構(gòu)型為 ．
（4）六方氮化硼在高溫高壓下，可以轉(zhuǎn)化為立方氮化硼，其結(jié)構(gòu)與金剛石相似，硬度與金剛石相當(dāng)，晶胞邊長為361.5pm．立方氮化硼晶胞中含有個氮原子、個硼原子，立方氮化硼的密度是gcm﹣3（只要求列算式，不必計算出數(shù)值，阿伏伽德羅常數(shù)為NA）．

Answer 1

【答案】
（1）B2O3+3CaF2+3H2SO4 2BF3↑+3CaSO4+3H2O；B2O3+2NH3 2BN+3H2O
（2）1s22s2sp1；N；+3
（3）120°；sp2；正四面體
（4）4；4；
【解析】解：（1）由圖可知B2O3與CaF2和H2SO4反應(yīng)即生成BF3 ， 同時還應(yīng)該產(chǎn)生硫酸鈣和水，方程式為B2O3+3CaF2+3H2SO4 2BF3↑+3CaSO4+3H2O；B2O3與氨氣在高溫下反應(yīng)即生成BN，方程式為B2O3+2NH3 2BN+3H2O， 故答案為：B2O3+3CaF2+3H2SO4 2BF3↑+3CaSO4+3H2O；B2O3+2NH3 2BN+3H2O；（2）基態(tài)B原子的電子排布式為1s22s2sp1；B與N 均位于第二周期，電負(fù)性從左向右依次遞減，所以N的電負(fù)性大于B；BN中B元素的化合價為+3．故答案為：1s22s2sp1；N；+3；（3）依據(jù)價層電子對互斥理論，計算出BF3的孤對電子對數(shù)= ×（a﹣xb）= ×（3﹣3×1）=0，并且價層電子對數(shù)為3，所以BF3分子為平面正三角形結(jié)構(gòu)，鍵角為120°，雜化方式為sp2；BF4﹣中心原子的孤對電子對數(shù)= ×（a﹣xb）= ×（4﹣4×1）=0，其價層電子對數(shù)為4，所以其結(jié)構(gòu)為正四面體．故答案為：120°；sp2；正四面體；（4）根據(jù)金剛石的結(jié)構(gòu)可以判斷出金剛石的一個晶胞中含有的碳原子數(shù)=8× +6× +4=8，因此一個立方氮化硼晶胞中含有4個N原子和4個B原子．一個晶胞中的質(zhì)量為 ，一個立方氮化硼晶胞的體積是（361.5pm）3 ， 因此立方氮化硼的密度 是 gpm﹣3 ．
故答案為：4；4； ．
（1）由圖及元素守恒可寫出這兩個反應(yīng)的方程式：B2O3+3CaF2+3H2SO4 2BF3↑+3CaSO4+3H2O；B2O3+2NH3 2BN+3H2O；（2）B的原子序數(shù)為5，其基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p1；B和N都屬于第二周期元素，同周期自左至右元素的電負(fù)性逐漸增大，故電負(fù)性較大的是N；B屬于第ⅢA族元素，化合價為+3價．（3）依據(jù)價層電子對互斥理論，計算出的孤對電子對數(shù)以及價層電子對數(shù)，可判斷出分子的空間構(gòu)型；（4）描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元叫做晶胞，金剛石晶胞是立方體，其中8個頂點(diǎn)有8個碳原子，6個面各有6個碳原子，立方體內(nèi)部還有4個碳原子，如圖所示： 所以金剛石的一個晶胞中含有的碳原子數(shù)=8× +6× +4=8，因此立方氮化硼晶胞中應(yīng)該含有4個N和4個B原子．一個晶胞中的質(zhì)量為 ，一個立方氮化硼晶胞的體積是（361.5pm）3 ， 因此立方氮化硼的密度是 gpm﹣3 ．